JP2003115127A - 光学ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸方向に移動操作される可動レンズ群を含
む球面収差補正レンズ群を有し、この可動レンズ群の位
置を正確に制御することができ、かつ、可動レンズ群を
高速に、また、傾きや光軸ずれを生じさせることなく移
動操作できるようにする。 【解決手段】 光源１から発せられた光束を光学記録媒
体２０１の信号記録面上に集光させる対物レンズ８，９
と、光源１及び対物レンズ８，９の間の光路上に配設さ
れ光軸方向に移動操作可能となされて支持された可動レ
ンズ群７を含む球面収差補正用レンズ群６，７とを備え
る。可動レンズ群７は、光軸に対して等角度間隔で放射
状に配列され同一方向の渦巻き形状をなしている少なく
とも２枚の板バネ状アーム部によって支持されており、
光軸方向に移動操作されることに伴う偏芯の発生を防止
されている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
学記録媒体に対して、情報信号の書込みまたは読出しを
行う光学ピックアップ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、光ディスクの如き光学記録媒
体は、音楽や映像、あるいは、コンピュータソフト等の
種々のデータのための記録媒体、配信媒体として、幅広
く普及している。また、従来より使用されてきているい
わゆる「ＣＤ（登録商標）」よりも、いわゆる「ＤＶＤ
（登録商標）」のほうが、ディスク１枚あたりのデータ
容量も増え、記録密度も向上されている。そして、この
ような光学記録媒体においては、今後もより一層の高密
度化が望まれている。 【０００３】光学記録媒体において記録密度を高密度化
をするには、光の短波長化と対物レンズの高開□数化が
有効である。そして、近年、このような高密度化が図ら
れた光ディスク及び光学ピックアップ装置の提案がなさ
れている。 【０００４】そして、このような光学ピックアップ装置
においては、球面収差補正レンズ群を備えたものが提案
されている。この球面収差補正レンズ群は、透明基板の
厚さの異なる複数種類の光学記録媒体を用いる場合にお
けるこの透明基板の厚さや、または、透明基板の厚さや
屈折率のばらつきに応じて発生する球面収差を補正する
ものである。この球面収差補正レンズ群は、光源と対物
レンズとの間の光路上に配設されており、２群のレンズ
群からなり、一方のレンズ群は固定された固定レンズ群
とされ、他方のレンズ群は光軸方向に移動操作可能な可
動レンズ群となされている。 【０００５】そして、この球面収差補正レンズ群は、光
学記録媒体の透明基板の厚さに応じて、可動レンズ群の
光軸方向の位置を調整されることにより、球面収差の補
正を行う。 【０００６】球面収差補正レンズの可動レンズ群を移動
操作可能に支持する機構としては、従来、図７及び図８
に示すように、可動レンズ群１０１にウォームホイール
１０２を取付け、このウォームホイール１０２をウォー
ムギヤ１０３を介してＤＣモータ１０４により回転操作
するようにしたものが提案されている。ウォームホイー
ル１０２ピン１０２ａが取付けられている。このピン１
０２ａの先端側は、レンズホルダ１０１ａに設けられた
溝に係合している。このレンズホルダ１０１ａは、可動
レンズ群１０１を保持するホルダである。このレンズホ
ルダ１０１ａは、ウォームホイール１０２が回転される
ことにより、光学ピックアップ装置の本体にあるＶ溝１
０１ｂをガイドにして、光軸方向に移動操作される。 【０００７】また、球面収差補正レンズ群の可動レンズ
群を移動操作可能に支持する機構としては、図９及び図
１０に示すように、可動レンズ群１０１を複数の平行板
ばね１０５によって支持させておき、ボイスコイルモー
タ（ＶＣＭ）１０６によって駆動するものが提案されて
いる。この場合には、レンズポビン１０１ａに保持され
た可動レンズ群１０１は、２枚の平行に配置された板ば
ね１０５，１０５を介して光軸方向に移動可能となされ
て、固定ブロック１０５ａに対して弾性支特されてい
る。この固定ブロック１０５ａは、光学ピックアップ装
置の本体に固着されている。レンズボビン１０１ａに
は、ボイスコイルモータ１０６を構成する２つのコイル
１０６ａ，１０６ａが取付けられている。このレンズボ
ビン１０１ａは、コイル１０６ａ，１０６ａに電流が供
給されることにより、ボイスコイルモータ１０６を構成
するマグネット１０６ｂ及び∃ーク１０６ｃによって形
成される磁気回路の磁界を受け、光軸方向に移動操作さ
れる。 【０００８】このようにして可動レンズ群を移動操作す
る機構として求められる性能としては、可動レンズ群の
位置を制御したときの目標位置からの残留偏差が少ない
こと、また、可動軸以外の方向へは動かないことが挙げ
られる。 【０００９】さらに、記録層が２層である光ディスクを
扱う場合を考えると、記録層の切替えにより発生する光
透過層の厚みの違いを補正する必要もある。この場合に
は、異なる記録層にすばやく切替えるスピードが要求さ
れ、可動レンズ群を移動させるときの発生加速度が大き
いことも要求される。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な光学ピックアップ装置においては、図７及び図８に示
す支持機構においては、各ギヤ間で生ずるバックラッシ
ュなどにより、残留偏差が大きく、すなわち、位置決め
精度を高くすることができず、また、可動レンズ群を高
速で駆動できないという問題があった。 【００１１】また、図９及び図１０に示す支持機構にお
いては、残留偏差が少なく高速化には向いているが、可
動レンズ群の傾きによる光軸ずれが生じやすいという問
題があった。このような光軸ずれが生ずると、非点収差
が発生することとなる。 【００１２】さらに、対物レンズの開口数を大きくした
場合においては、このような可動レンズ群の光軸ずれ
は、光学記録媒体の信号記録面上に形成される光スポッ
トの収差に影響する。そして、このような収差の発生
は、レンズの形状精度やレンズの組立て精度、光学記録
媒体の厚さの精度といった各種精度に対して敏感にな
り、非常に高い部品精度、組立て精度が必要となってし
まう。 【００１３】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、光軸方向に移動操作される可動
レンズ群を含む球面収差補正レンズ群を有し、この可動
レンズ群の位置を正確に制御することができ、かつ、可
動レンズ群を高速に、かつ、傾きや光軸ずれを生じさせ
ることなく移動操作できるようになされた光学ピックア
ップ装置を提供しようとするものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光源と、こ
の光源から発せられた光束を光学記録媒体の信号記録面
上に集光させる対物レンズと、光源と対物レンズとの間
の光路上に配設され光軸方向に移動操作可能となされて
支持された可動レンズ群を含む球面収差補正レンズ群
と、この球面収差補正レンズ群の可動レンズ群を支持し
光軸方向に移動操作するアクチュエータとを備え、この
アクチュエータにおいて、可動レンズ群は、光軸に対し
て等角度間隔で放射状に配列され同一方向の渦巻き形状
をなしている少なくとも２枚の板バネ状アーム部によっ
て支持されており、光軸方向に移動操作されることに伴
う偏芯の発生を防止されていることを特徴とするもので
ある。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。 【００１６】本発明に係る光学ピックアップ装置におい
ては、図１に示すように、半導体レーザ（ＬＤ）１から
出射された拡散光束は、グレーティング２、偏光ピーム
スプリッタ（ＰＢＳ）３を通過し、コリメータレンズ４
により平行光束となる。グレーティング２において光束
は分岐され、差動プッシュプル法によるトラッキングエ
ラー信号を検出するためのサブビームが形成される。 【００１７】そして、これら光束は、１／４波長板５に
入射する。半導体レーザ１より直線偏光として出射され
た光束は、１／４波長板５により、平行光束のまま、円
偏光へと変換される。次に、この光束は、第１の補正レ
ンズ６により若干拡散光束へと広げられ、可動レンズ群
となる第２の補正レンズ７を透過して、再度平行光束と
なる。 【００１８】第２の補正レンズ７は、補正レンズアクチ
ュエータ１１に支持されており、光軸方向に移動操作さ
れて、第１の補正レンズ６との距離を変化されることが
できる。このように、第２の補正レンズ７の第１の補正
レンズ６からの距離が変化されることにより、第２の補
正レンズ７から出射される光束は、拡散光束へと広げら
れたり、または、収束光束へと狭められる。このよう
に、互いの距離が変化させられる第１及び第２の補正レ
ンズ６，７は、球面収差を補正する機能を有する球面収
差補正レンズ群となっている。 【００１９】第２の補正レンズ７から出射された光束
は、対物レンズ８，９により、光学記録媒体である光デ
ィスク２０１の信号記録面上に集光される。この対物レ
ンズ８，９は、第１の対物レンズ８及び第２の対物レン
ズ９からなる２群構成となっており、開口数（ＮＡ）が
０．８を越える高ＮＡレンズとなっている。 【００２０】対物レンズ８，９は、２軸アクチュエータ
１０によって支持されており、光ディスク２０１の主面
に対する垂直方向、及び、光ディスク２０１の主面に平
行であってこの光ディスク２０１の記録トラックに直交
する方向の２方向に移動操作される。この２軸アクチュ
エータ１０の動作により、フォーカスサーボ動作及びト
ラッキングサーボ動作が行われる。 【００２１】そして、光ディスク２０１の信号記録面に
より反射された光束は、戻り光として、第２の対物レン
ズ９、第１の対物レンズ８、第２の補正レンズ７、第１
の補正レンズ６の順に透過する。この戻り光は、次に、
１／４波長板５を透過することにより、円偏光から、再
度、直線偏光へと変換される。このときの直線偏光の方
向は、光ディスク２０１への往きの光束の偏光方向に対
しては、直交する方向となっている。 【００２２】この戻り光は、コリメータレンズ４により
集光されつつ、再び偏光ビームスプリッタ３に入射す
る。この戻り光は、往きの光束の偏光方向に対して直交
する方向の直線偏光になっているので、偏光ビームスプ
リッタ３の傾斜した反射面に対してＳ偏光となってお
り、この反射面で反射される。偏光ビームスプリッタ３
において反射された戻り光は、半導体レーザ１に戻る光
路より分岐され、マルチレンズ１２を経て、フォトダイ
オードＩＣ１３上に集光される。マルチレンズ１２は、
一面が凹面、他面がシリンドリカル面となされたレンズ
であって、戻り光に非点収差を生じさせ、非点収差法に
よるフォーカスエラー信号の検出を可能とするものであ
る。フォトダイオードＩＣ１３においては、戻り光は、
電気信号へと変換される。 【００２３】そして、この光学ピックアップ装置におい
て、フォトダイオードＩＣ１３において戻り光から変換
された電気信号は、この光学ピックアップ装置を用いて
構成される記録再生装置の変調／復調回路１６に送られ
る。この変調／復調回路１６は、送られた電気信号を復
調して情報信号として外部に出力する。この動作によ
り、光ディスク２０１に記録された情報信号の再生が行
われる。また、光ディスク２０１に情報信号を記録する
場合には、変調／復調回路１６は、外部から送られた情
報信号を変調して、記録再生装置の制御回路１５に送
る。この制御回路１５は、記録再生装置の各部を制御す
る回路であって、半導体レーザ１の光出力、２軸アクチ
ュエータ１０の動作、補正レンズアクチュエータ１１の
動作を制御するとともに、光ディスク２０１の中心部分
を支持して回転操作するスピンドルモータ１４の回転速
度を制御する。この制御回路１５は、変調／復調回路１
６により変調された信号に応じて、半導体レーザ１の光
出力を制御することにより、光ディスク２０１への情報
信号の記録を行う。 【００２４】ところで、この光学ピックアップ装置の光
学系において、光ディスク２０１の光透過部の厚さムラ
や、第１の対物レンズ８、第２の対物レンズ９の厚みの
誤差、第１の対物レンズ８と第２の対物レンズ９との間
隔の誤差等により、光ディスク２０１の信号記録面上に
集光された光束において球面収差が発生する。そして、
この光学系においては、この球面収差を、第２の補正レ
ンズ７を光軸方向に移動させることによって補正する。 【００２５】第２の補正レンズ７を光軸方向に移動させ
る補正レンズアクチュエータ１１においては、図２及び
図３に示すように、第２の補正レンズ７は、円筒状のレ
ンズホルダ１７に取り付けられ、２枚の平行に配置され
た板ばね２２ａ，２２ｂを介して光学ピックアップ装置
の本体２１に支特されている。 【００２６】各板ばね２２ａ，２２ｂは、レンズホルダ
１７との固着部から、光軸を中心にして等角度間隔の放
射状に、３本の板バネ状アーム部である屈曲アーム部２
２ｃを有して形成されている。これら屈曲アーム部２２
ｃは、「渦巻きばね」と呼ぱれているものであって、光
軸を中心に、中心側から外周側に向けて、すぺて同じ方
向（図３における時計回り方向）に回り込むように渦巻
き状に伸び、各板ばね２２ａ，２２ｂの光学ピックアッ
プ装置本体２１への固着部側へとつながっている。 【００２７】２枚の板ばね２２ａ，２２ｂは、互いに同
一の形状を有しており、光軸方向から見て、２枚の板ば
ね２２ａ，２２ｂのそれぞれ３本のアーム部２２ｃが同
じ方向の螺旋となるようにして取付けられている。第２
補正レンズ７は、これら２枚の板ばね２２ａ，２２ｂに
より、光軸方向に移動できるよう弾性支持されている。 【００２８】レンズホルダ１７には、円筒状に巻かれた
コイル１８が固着されている。このコイル１８は、電流
が供給されることにより、本体２１側に取付けられたマ
グネット１９及びヨーク２０によって形成される磁気回
路の磁界を受けて、レンズホルダ１７とともに光軸方向
に移動操作される。 【００２９】これら板ばね２２ａ，２２ｂは、第２の補
正レンズ７を光軸方向に移動させたときにも、この第２
の補正レンズ７が光軸まわりに回転することで各アーム
部２２ｃの歪が吸収されるので、第２の補正レンズ７の
レンズ中心を光軸中心から移動させることがない。 【００３０】したがって、この光学ピックアップ装置に
おいては、第２の補正レンズ７が光軸方向に移動操作さ
れても、光ディスク２０１の信号記録面上において、非
点収差が発生することがない。 【００３１】この光学ピックアップ装置のような光学系
において、第２の補正レンズ７が光軸に対して偏芯を生
じた場合には、図４に示すように、第２の補正レンズ７
の偏芯量に応じて波面収差が発生する。第２の補正レン
ズ７の光軸偏芯による発生が許容される収差は、０．０
１λrms以下である。したがって、第２の補正レンズ７
に許容される偏芯量は、２０μｍであることになる。そ
して、上述した光学ピックアップ装置の光学系におい
て、第２の補正レンズ７の光軸方向への必要とされる可
動範囲は、±０．５ｍｍ乃至±１ｍｍ程度である。 【００３２】図９及び図１０に示した従来の光学ピック
アップ装置における移動操作機構において、固定ブロッ
ク１０５ａから可動レンズ群１０１までの距離を１５ｍ
ｍとすると、可動レンズ群１０１を光軸方向に±０．７
ｍｍ動かしたとき、この可動レンズ群１０１は、光軸中
心から１６μｍ程度の偏芯を生じる。この偏芯量は、
０．００８λrmsの収差を発生させる偏芯量にあたる。 【００３３】すなわち、本発明に係る光学ピックアップ
装置においては、第２の補正レンズ７の光軸方向への移
動操作に伴う偏芯は理論上発生しないため、従来の装置
に比較して、０．００８λrmsだけ発生する収差が小さ
いことになる。 【００３４】ここで、収差を発生させる要因の例として
「ディスク厚の精度」を考える。仮に、ディスク厚が１
００μｍで対物レンズの開口数が０．９だとすると、前
述の収差量（０．００８λrms）は、８μｍのディスク
厚み誤差に相当する。そして、図９及び図１０に示した
従来の光学ピックアップ装置における移動操作機構を用
いた場合、必要とされるディスク厚精度は、１００μｍ
±２μｍ程度となる。これに対し、本発明に係る光学ピ
ックアップ装置においては、ディスク厚精度は、１００
μｍ±１０μｍ程度でよいことになる。ディスク厚を１
００μｍ±２μｍの精度に維持するには、１００μｍの
フィルムシートを貼付ける方法でしか、光ディスクを作
ることが難しいことになり、光ディスクの量産が困難と
なってしまう。これに対し、ディスク厚を１００μｍ±
１０μｍの精度に維持するならば、いわゆる「スビンコ
ート法」を使用することができるので、光ディスクの量
産が容易となる。 【００３５】そして、この光学ピックアップ装置におい
ては、第２の補正レンズ７の支持に板ばね２２ａ，２２
ｂを使用しているため、バックラッシュや摩擦による負
荷がなく、第２の補正レンズ７の高精度の位置制御が可
能である。さらに、この光学ピックアップ装置において
は、第２の補正レンズ７を含む可動部のイナーシャが少
ないため、加速度を出しすく、第２の補正レンズ７を高
速で移動させることができる。 【００３６】なお、板バネ２２ａ，２２ｂにおける渦巻
き状の屈曲アーム部２２ｃの本数は、上述したような３
本であることに限定されず、図５に示すように、２本で
もよく、また、図６に示すように、４本でもよく、さら
に、５本以上の多数であってもよい。 【００３７】 【発明の効果】上述のように、本発明に係る光学ピック
アップ装置は、光源から発せられた光束を光学記録媒体
の信号記録面上に集光させる対物レンズと、光源及び対
物レンズの間の光路上に配設され光軸方向に移動操作可
能となされて支持された可動レンズ群を含む球面収差補
正用レンズ群とを備えるている。可動レンズ群は、光軸
に対して等角度間隔で放射状に配列され同一方向の渦巻
き形状をなしている少なくとも２枚の板バネ状アーム部
によって支持されており、光軸方向に移動操作されるこ
とに伴う偏芯の発生を防止されている。 【００３８】すなわち、これら板ばね状アーム部は、可
動レンズ群を光軸方向に移動させたときにも、この可動
レンズ群が光軸まわりに回転することで歪が吸収される
ので、可動レンズ群のレンズ中心を光軸中心から移動さ
せることがない。 【００３９】そして、この光学ピックアップ装置におい
ては、可動レンズ群の支持に板ばね状アーム部を使用し
ているため、バックラッシュや摩擦による負荷がなく、
可動レンズ群の高精度の位置制御が可能である。さら
に、この光学ピックアップ装置においては、可動レンズ
群を含む可動部のイナーシャが少ないため、加速度を出
しすく、可動レンズ群を高速で移動させることができ
る。 【００４０】すなわち、本発明は、光軸方向に移動操作
される可動レンズ群を含む球面収差補正レンズ群を有
し、この可動レンズ群の位置を正確に制御することがで
き、かつ、可動レンズ群を高速に、また、傾きや光軸ず
れを生じさせることなく移動操作できる光学ピックアッ
プ装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る光学ピックアップ装置及びこの光
学ピックアップ装置を用いて構成された記録再生装置の
構成を示す側面図及びブロック図である。 【図２】上記光学ピックアップ装置における補正レンズ
アクチュエータの構成を示す縦断面図である。 【図３】上記補正レンズアクチュエータの構成を示す平
面図である。 【図４】光学ピックアップ装置における可動レンズ群の
偏芯量と発生する波面収差量との関係を示すグラフであ
る。 【図５】本発明に係る光学ピックアップ装置における補
正レンズアクチュエータの構成の他の例を示す平面図で
ある。 【図６】本発明に係る光学ピックアップ装置における補
正レンズアクチュエータの構成のさらに他の例を示す平
面図である。 【図７】従来の光学ピックアップ装置において可動レン
ズ群を移動操作する機構の構成を示す側面図である。 【図８】従来の光学ピックアップ装置において可動レン
ズ群を移動操作する機構の構成を示す平面図である。 【図９】従来の光学ピックアップ装置において可動レン
ズ群を移動操作する機構の構成の他の例を示す側面図で
ある。 【図１０】従来の光学ピックアップ装置において可動レ
ンズ群を移動操作する機構の構成の他の例を示す平面図
である。 【符号の説明】 １ 半導体レーザ、３ 偏光ビームスプリッタ、４ コ
リメータレンズ、６第１の補正レンズ、７ 第２の補正
レンズ、８ 第１の対物レンズ、９ 第２の対物レン
ズ、１０ ２軸アクチュエータ、１１ 補正レンズアク
チュエータ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H044 AA15 AA16 AJ06 2H087 KA13 LA27 NA01 PA02 PA17 PB02 QA16 QA21 QA31 QA42 RA41 RA43 RA46 5D119 AA22 BA01 EC01 JA09 5D789 AA22 BA01 EC01 JA09

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光源と、上記光源から発せられた光束を
   光学記録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズ
   と、 上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に配設され、
   光軸方向に移動操作可能となされて支持された可動レン
   ズ群を含む球面収差補正レンズ群と、 上記球面収差補正レンズ群の可動レンズ群を支持し光軸
   方向に移動操作するアクチュエータとを備え、 上記アクチュエータにおいて、可動レンズ群は、光軸に
   対して等角度間隔で放射状に配列され同一方向の渦巻き
   形状をなしている少なくとも２枚の板バネ状アーム部に
   よって支持されており、光軸方向に移動操作されること
   に伴う偏芯の発生を防止されていることを特徴とする光
   学ピックアップ装置。